Прямо сейчас Солнце становится чуть ярче — на доли процента за миллион лет. Через миллиард лет это убьёт всё живое на Земле. Через пять миллиардов наша звезда превратится в красного гиганта, а от неё останется тлеющий уголёк размером с нашу планету.

Это не фантастика. Это физика, которую учёные просчитали достаточно точно.

Что сейчас происходит внутри Солнца

Солнцу около 4,6 млрд лет — ровно половина главной фазы жизни, когда звезда сжигает водород в ядре и светит стабильным светом. Именно эта стабильность дала нам время для эволюции Солнца как системы, способной поддерживать жизнь.

Но водород не бесконечен. Каждую секунду Солнце превращает около 600 млн тонн водорода в гелий. Ядро накапливает «золу» — гелий, который пока не горит. Когда водород в ядре иссякнет, всё изменится.

Ядро начнёт сжиматься под собственным весом. Сжатие разогреет окружающие слои, горение водорода сместится в оболочку вокруг ядра. Внешние слои звезды начнут раздуваться — медленно, но неудержимо.

Судьба Земли: необитаемой она станет раньше, чем кажется

Вот цифра, которая отрезвляет: не через пять миллиардов лет, а уже через один миллиард Земля перестанет быть пригодной для жизни. Судьба Земли начнёт решаться задолго до того, как Солнце официально станет красным гигантом. К тому времени светимость звезды вырастет примерно на 10% — этого хватит, чтобы запустить неудержимый парниковый эффект.

Океаны начнут испаряться. Водяной пар усилит нагрев атмосферы. Атмосфера улетит в космос под напором усилившегося солнечного ветра. Через 3,5 млрд лет Солнце будет на 40% ярче нынешнего, и поверхность Земли превратится в раскалённую пустыню без воды.

Планета погибнет не от взрыва — от медленного высыхания. Задолго до финального превращения звезды.

Как Солнце превратится в красного гиганта и раздуется до чудовищных размеров

Примерно через 5 млрд лет начнётся финальное превращение. Диаметр Солнца сейчас — 1,4 млн км. В пике фазы красного гиганта оно раздуется примерно в 200 раз.

Если нынешнее Солнце — апельсин, то красный гигант будет размером с двухметровый шар. Расстояние от Земли до Солнца — 150 млн км. Красный гигант заполнит почти всё это пространство.

Поверхность звезды при этом остынет: с нынешних 5 500°C до 3 000–3 500°C. Именно поэтому она станет красной — более холодные звёзды светятся в красном диапазоне. Зато ядро разогреется до 100 млн градусов, и там вспыхнет горение гелия.

Гелиевый флэш: взрыв внутри красного гиганта, которого никто не увидит

Когда температура ядра достигает 100 млн градусов, гелий вспыхивает практически мгновенно. За несколько секунд выделяется энергия, сравнимая с энергией целой галактики. Это называется гелиевым флэшем.

Но снаружи не будет видно ничего. Колоссальная энергия целиком поглощается оболочкой звезды. Один из самых мощных процессов во Вселенной происходит в полной «тишине».

Поглотит ли красный гигант Землю

Меркурий и Венера будут поглощены — учёные считают это практически неизбежным. С Землёй сложнее.

Первый сценарий: Земля попадает в атмосферу красного гиганта, тормозит и по спирали падает внутрь звезды. Второй: Солнце к тому времени потеряет значительную часть массы через солнечный ветер, его гравитация ослабеет, и орбита Земли расширится достаточно, чтобы планета уцелела.

Исследование Шрёдера и Смита, опубликованное в 2008 году в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, даёт неутешительный ответ: орбита расширится, но недостаточно. Земля всё равно будет поглощена красным гигантом. Впрочем, к тому моменту на ней уже 4 млрд лет как не будет ничего живого.

Что станет с остальными планетами Солнечной системы

Марс и планеты-гиганты переживут расширение Солнца. Но зона, где возможна жидкая вода, сместится далеко от нынешней орбиты Земли. Конец Солнечной системы в привычном нам виде наступит постепенно — планета за планетой.

Здесь — самая неожиданная деталь. Спутники Юпитера и Сатурна — Европа, Ганимед, Титан — на несколько сотен миллионов лет станут тёплыми. Их ледяные поверхности растают, под ними окажется жидкая вода и, возможно, условия для жизни.

Пока Земля будет гореть — на окраинах Солнечной системы может расцветать что-то новое.

Планетарная туманность — портрет нашего будущего

После того как красный гигант сбросит внешние слои, они образуют светящееся облако вокруг остатка звезды — планетарную туманность. Название историческое: в телескоп она выглядит как диск, похожий на планету, хотя к планетам не имеет отношения.

В созвездии Лиры есть Туманность Кольцо — M57. Она видна даже в любительский телескоп: светящееся кольцо с тусклой точкой в центре. Точка — белый карлик, бывшее ядро звезды.

Именно так будет выглядеть наша Солнечная система через 5–6 млрд лет. Туманность Кольцо — это фотография нашего будущего.

Белый карлик: финал эволюции Солнца длиной в вечность

От Солнца останется белый карлик — ядро размером примерно с Землю, но с плотностью около тонны на кубический сантиметр. Чайная ложка такого вещества весила бы как несколько легковых автомобилей.

Никаких ядерных реакций, никакого горения. Только медленное остывание на протяжении триллионов лет. В конце концов белый карлик превратится в чёрный — холодный, невидимый, мёртвый объект.

Учёные пока не наблюдали ни одного чёрного карлика: Вселенная слишком молода. Времени не хватило даже на один.

Есть идея, о которой иногда говорят всерьёз. Ещё в 2001 году исследователи рассматривали возможность с помощью гравитационных манёвров астероидов постепенно сдвигать орбиту Земли дальше от Солнца. Технически это не противоречит физике. Просто требует цивилизации, которая думает на миллиард лет вперёд.

Может, через миллиард лет такая цивилизация и будет. Вопрос — будет ли она здесь.

Часто задаваемые вопросы

Когда Солнце станет красным гигантом?
Примерно через 5 млрд лет. Сначала в ядре иссякнет водород, затем звезда начнёт раздуваться — этот процесс займёт сотни миллионов лет.

Поглотит ли красный гигант Землю?
По расчётам Шрёдера и Смита (2008) — да. Орбита Земли расширится из-за потери Солнцем массы, но недостаточно, чтобы планета уцелела.

Когда Земля станет необитаемой из-за эволюции Солнца?
Уже через ~1 млрд лет. Солнце станет на 10% ярче, запустится неудержимый парниковый эффект, и океаны начнут испаряться.

Что останется от Солнца после фазы красного гиганта?
Белый карлик — плотное ядро размером с Землю — и планетарная туманность из сброшенных внешних слоёв.

Какие планеты переживут превращение Солнца в красного гиганта?
Марс и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Меркурий, Венера и, вероятно, Земля будут поглощены.